現(xiàn)代移動通信移動通信組網原理課件

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1、現(xiàn)代移動通信移動通信組網原理第第4 4章章 移動通信組網原移動通信組網原理理4.1 移動通信網絡的構成 4.2 多址接入技術4.3 多信道共用技術 4.4 移動通信中的信令4.5 移動管理技術現(xiàn)代移動通信移動通信組網原理4.1 移動通信網絡的構成移動通信網絡的構成4.1.1 大區(qū)制移動通信網4.1.2 小區(qū)制蜂窩移動通信網絡的構成4.1.3 小區(qū)頻率配置4.1.4 基本網絡結構現(xiàn)代移動通信移動通信組網原理4.1.1 大區(qū)制移動通信網大區(qū)制移動通信網 所謂大區(qū)制就是在一個服務區(qū)內只有一個或幾個基站，由該基站負責整個移動通信網的聯(lián)絡與控制，如圖4.1所示。 大區(qū)制的優(yōu)點是系統(tǒng)組成簡單，投資少，見效

2、快。現(xiàn)代移動通信移動通信組網原理圖圖4.1 大區(qū)制移動通信示意圖大區(qū)制移動通信示意圖f1f2RdRdRdRd同頻轉發(fā)器及覆蓋范圍圖4-1 大區(qū)制移動通信示意圖2f1f3f4f現(xiàn)代移動通信移動通信組網原理4.1.2 小區(qū)制蜂窩移動通信網絡的構成小區(qū)制蜂窩移動通信網絡的構成1. 蜂窩網的由來2. 區(qū)群的結構 圖4.4 正六邊形區(qū)群的構成3. 同頻干擾保護與同頻復用距離4. 激勵方式5. 小區(qū)分裂現(xiàn)代移動通信移動通信組網原理圖圖4.4 正六邊形區(qū)群的構成正六邊形區(qū)群的構成N=3a=1 b=1N=4a=2 b=0N=7a=2 b=1N=9a=3 b=0N=12a=2 b=2N=13a=3 b=1N=1

3、6a=4 b=0N=19a=3 b=2N=21a=4 b=1現(xiàn)代移動通信移動通信組網原理4.1.3 小區(qū)頻率配置小區(qū)頻率配置1. 固定頻道分配 所謂固定頻道分配就是給每個小區(qū)(或每個基站)分配一組預先確定好的話音頻道，基站的頻道是固定不變的。固定頻道分配有分區(qū)分組分配法和等頻距分配法兩種。圖4.10 7個基站21個扇形小區(qū)為一個區(qū)群的頻道分配2. 動態(tài)頻道分配 動態(tài)頻道分配可以做到按業(yè)務量的大小，合理地在不同基站之間按需分配頻道，避免了小區(qū)忙閑不均的情況?，F(xiàn)代移動通信移動通信組網原理圖圖4.10 7個基站個基站21個扇形小區(qū)為一個個扇形小區(qū)為一個區(qū)群的頻道分配區(qū)群的頻道分配1223344556

4、677899101011121213131414151616171718181919418147202020212119125613169217103112111現(xiàn)代移動通信移動通信組網原理4.1.4 基本網絡結構基本網絡結構 移動通信的基本網絡結構如 圖4.11所示?；就ㄟ^傳輸鏈路與移動交換機相連，交換機再與固定電信網絡或其他通信網相連，所以移動通信有以下兩種通信鏈路：移動用戶基站交換機其他網絡其他用戶；移動用戶基站交換機基站移動用戶?，F(xiàn)代移動通信移動通信組網原理圖圖4.11 基本網絡結構基本網絡結構MSCMSC其他公眾網現(xiàn)代移動通信移動通信組網原理4.2 多址接入技術多址接入技術4.2.

5、1 頻分多址(FDMA)4.2.2 時分多址(TDMA)4.2.3 碼分多址(CDMA)4.2.4 FDMA、TDMA與CDMA系統(tǒng)容量比較現(xiàn)代移動通信移動通信組網原理4.2.1 頻分多址頻分多址(FDMA) 頻分多址是將給定的頻譜資源劃分為若干個等間隔的頻道(或稱信道)供不同的用戶使用，如圖4.13所示。移動臺MS1、MS2、MSk分別 分 配 有 發(fā) 射 頻 道 、 、 、 和 接 收 頻道、。我們將基站向移動臺方向的信道稱為前向信道，而將移動臺向基站方向的信道稱為反向信道?，F(xiàn)代移動通信移動通信組網原理圖圖4.13 頻分多址示意圖頻分多址示意圖反向信道前向信道1f1f2f kfkf2fBS

6、MS1MS2MSk現(xiàn)代移動通信移動通信組網原理4.2.2 時分多址時分多址(TDMA)1. 時分多址的原理 圖4.15是TDMA通信系統(tǒng)的工作示意圖，圖中只畫出移動臺到基站傳輸時信號占用時隙的情況。2. 時分多址通信系統(tǒng)的幀和時隙3. 時分多址通信系統(tǒng)中的同步和定時現(xiàn)代移動通信移動通信組網原理圖圖4.15 時分多址示意圖時分多址示意圖BSMS1MS2MSk幀時隙111222kkk現(xiàn)代移動通信移動通信組網原理4.2.3 碼分多址碼分多址(CDMA)1. 碼分多址的概念 圖4.19 碼分多址示意圖2. 擴頻碼分多址原理 圖4.20示出了偽隨機碼擴頻多址方式的原理框圖3. 直擴(直接序列擴頻)碼分多

7、址系統(tǒng)的特點 (1)具有擴頻通信系統(tǒng)的所有優(yōu)點 (2)系統(tǒng)容量大(3)不需要復雜的頻率分配和管理(4)軟容量和小區(qū)呼吸功能(5)軟切換(6)不要均衡器(7)設備簡單(8)存在多址干擾和遠近效應現(xiàn)代移動通信移動通信組網原理圖圖4.19 碼分多址示意圖碼分多址示意圖反向信道前向信道1C1C2CkCkC2CBSMS1MS2MSk現(xiàn)代移動通信移動通信組網原理圖圖4.20 偽隨機碼擴頻多址方式原理圖偽隨機碼擴頻多址方式原理圖圖420 偽隨機碼擴頻多址方式原理圖CABDPNPN0f0f)(tC)(tS)(tZt1N1NTDM模2加擴頻調制模2加擴頻解調PSK調制PSK解調TDM(a)A點B點C點D點數(shù)字信

8、號干擾數(shù)字信號干擾無用信號cRsRsRcRcRcR00f0sRsRcRcR0f(b)(tb現(xiàn)代移動通信移動通信組網原理4.2.4 FDMA、TDMA與與CDMA系統(tǒng)系統(tǒng)容量比較容量比較1. 模擬TACS系統(tǒng)(FDMA)的系統(tǒng)容量2. 數(shù)字GSM系統(tǒng)(TDMA)的系統(tǒng)容量3. 數(shù)字CDMA系統(tǒng)(CDMA)的系統(tǒng)容量現(xiàn)代移動通信移動通信組網原理4.3 多信道共用技術多信道共用技術4.3.1 話務理論4.3.2 空閑信道的選取現(xiàn)代移動通信移動通信組網原理4.3.1 話務理論話務理論1. 話務量與呼損率 呼損率、話務量、信道數(shù)、信道利用率之間的關系如表4.1所示。2. 信道數(shù)與用戶數(shù)的關系現(xiàn)代移動通信

9、移動通信組網原理表表4.1 呼損率、話務量、信道數(shù)、信呼損率、話務量、信道數(shù)、信道利用率之間的關系道利用率之間的關系B1%2%5%10%20%25%nA(%)A(%)A(%)A(%)A(%)A(%)10.01011.00.0202.00.0535.00.11110.00.2520.00.3325.020.15367.60.22411.00.3818.10.59526.81.0040.01.2247.7530.45615.00.60219.70.89928.51.27138.11.93051.472.2756.7540.86921.51.90226.71.52536.22.04546.02.94

10、553.93.4865.2551.36026.91.65732.52.21942.22.88151.94.01064.164.5868.7061.90931.52.32638.32.96046.93.75856.45.10968.125.7972.3872.50035.42.95041.33.73850.74.66660.06.23071.27.0275.2183.12838.73.64944.74.53453.95.59763.07.36973.698.2977.7293.78341.64.45448.55.37056.76.54665.58.52275.759.5279.32104.461

11、44.25.09249.96.21659.17.51167.69.68577.4810.7880.85115.16046.45.82551.97.07661.18.48769.410.8578.9612.0582.16125.87648.56.58753.87.95062.99.47471.112.03680.2413.3383.31136.60750.37.40155.88.83564.410.47072.513.22281.3714.6284.35147.35252.08.20057.49.73066.011.47473.814.41382.3615.9185.35158.10853.59

12、.00158.910.62367.212.48474.915.60883.2417.2086.00168.87554.99.82860.111.54468.513.50075.916.80784.0318.4986.67179.65256.210.65661.412.46169.614.42276.918.01084.7519.7987.311810.43775.411.49162.613.38570.615.54877.719.21685.4021.2088.331911.23058.912.33363.614.31571.516.57978.520.42486.0022.4088.4220

13、12.03159.513.18164.615.24972.417.16379.321.63586.5423.7188.91現(xiàn)代移動通信移動通信組網原理4.3.2 空閑信道的選取空閑信道的選取1.專用呼叫信道方式 專用呼叫信道方式是在網中專門設置的呼叫信道，專門用于處理用戶的呼叫。專用呼叫信道的作用有兩個：一是處理呼叫；二是指配話音信道。2.標明空閑信道方式 標明空閑信道方式可分為“循環(huán)定位”、“循環(huán)不定位”、“循環(huán)分散定位”等方式。小容量移動通信網比較適合采用這類方式?，F(xiàn)代移動通信移動通信組網原理4.4 移動通信中的信令移動通信中的信令4.4.1 數(shù)字信令的格式與傳輸4.4.2 信令協(xié)議的分層

14、結構4.4.3 SS7信令現(xiàn)代移動通信移動通信組網原理4.4.1 數(shù)字信令的格式與傳輸數(shù)字信令的格式與傳輸1. 數(shù)字信令格式 在傳輸數(shù)字信令時，為了便于收端解碼，通常要求數(shù)字信令按一定格式編排。信令的格式是多種多樣的，不同的通信系統(tǒng)的信令格式也各不相同。常用的數(shù)字信令格式有兩種，如圖4.22(a)、(b)所示。2. 數(shù)字信令的傳輸 數(shù)字信令大體可分為低速和高速兩類?，F(xiàn)代移動通信移動通信組網原理圖圖4.22 數(shù)字信令格式數(shù)字信令格式糾錯碼 SP(a)位同步碼(P)字同步碼(SW)地址碼或信息碼(A 或 D)PSWA1(D1)SWSWA2(D2)A3(D3)SP(b)現(xiàn)代移動通信移動通信組網原理4

15、.4.2 信令協(xié)議的分層結構信令協(xié)議的分層結構 在移動通信中，空中接口的信令分為三層：物理層、鏈路層、網絡層，如圖4.23所示。 為了實現(xiàn)呼叫管理(CM)、移動性管理(MM)和無線資源管理(RRM)，移動臺和基站兩側的三層的對等層之間需要進行對話，這種對話是以消息交換的方式來實現(xiàn)的。這些消息是通過裝在鏈路層幀中的信息段進行傳輸?shù)摹，F(xiàn)代移動通信移動通信組網原理圖圖4.23 空中接口協(xié)議模型空中接口協(xié)議模型L1L2L3數(shù)據鏈路層無線資源管理(RRM)移動管理(MM)呼叫管理(CM)物理層現(xiàn)代移動通信移動通信組網原理4.4.3 SS7信令信令1. SS7信令系統(tǒng)的基本功能結構 所謂開放系統(tǒng)互連是指建

16、網通信時所需的標準分層結構和分層協(xié)議。根據開放系統(tǒng)互連參考模型及協(xié)議規(guī)范，可以將各種不同的系統(tǒng)很容易地做到相互連接。即具有互連的開放性。OSI采用7層結構，如 圖4.24所示。2. 關于SS7信令網 7號信令網絡是與PSTN平行的一個獨立的網絡，是供傳送信令的數(shù)據鏈路構成的網絡，疊加到信息網上。圖4.25 信令網、信息網及其分層結構現(xiàn)代移動通信移動通信組網原理圖圖4.24 7號信令系統(tǒng)的協(xié)議結構號信令系統(tǒng)的協(xié)議結構表示層6應用層7TUPISDN-UPDUPTCAPSCCPMAPMTP直接為用戶提供所需服務為用戶提供統(tǒng)一的數(shù)據表示方式驗證身份，恢復下層不可恢復的差錯提供端對端的邏輯信道處理報文分

17、組、多路復用和分組交換提供一條無差錯的數(shù)據鏈路規(guī)定接口的物理電氣特性，保證電路兩端能正確發(fā)送和接收OSI 層次SS7 層次會話層5傳輸層4鏈路層2物理層1網絡層3現(xiàn)代移動通信移動通信組網原理圖圖4.25 信令網、信息網及其分層結構信令網、信息網及其分層結構SPHSTPHSTPLSTPLSTPLSTPLSTPSPSPSP(a) 信令網及其分層結構SPSPSPSPSPSPSPSTPSTPSTPSTPNo.7 信令網LETCTCTCLELELE信息網現(xiàn)代移動通信移動通信組網原理4.5 移動管理技術移動管理技術4.5.1 位置管理4.5.2 越區(qū)信道切換現(xiàn)代移動通信移動通信組網原理4.5.1 位置管理

18、位置管理 在數(shù)字移動通信系統(tǒng)中，位置管理主要由兩個位置管理數(shù)據庫來完成，即歸屬位置寄存器(HLR)和拜訪位置寄存器(VLR)。通常一個PLMN(公用陸地稱動通信網)網絡由一個HLR和VLR組成。HLR的作用是存儲在其網絡內注冊的所有用戶的信息，數(shù)據庫中包含兩類信息：用戶信息與用戶當前的位置信息；VLR的作用是管理該網絡中若干位置區(qū)(一個位置區(qū)由一定數(shù)量的蜂窩小區(qū)組成)內的移動用戶，為移動交換中心(MSC)處理呼叫提供移動用戶的位置數(shù)據信息。 位置管理包括位置登記、位置更新、呼叫傳遞和尋呼幾個過程?，F(xiàn)代移動通信移動通信組網原理4.5.2 越區(qū)越區(qū)信道切換信道切換 越區(qū)(過區(qū))切換(Handoff)是指將當前正在進行的移動臺與基站之間的通信鏈路從當前基站轉移到另一個基站的過程，或者說，當正在通話的移動臺從一個小區(qū)(扇區(qū))進入相鄰的小區(qū)(扇區(qū))時，MSC控制使一個信道上的通話切換到另一個信道上的過程。越區(qū)切換的目的是維持通話的連續(xù)性。1.越區(qū)切換的準則2.越區(qū)切換控制策略3.越區(qū)切換時頻道分配